編本書對碳達峰和碳中和路徑進行分析,介紹國內(nèi)外的雙碳政策,分析雙碳和建筑、能源的關系,對建筑能源系統(tǒng)進行解構,從低碳能源規(guī)劃、光伏發(fā)電、低碳儲能及充電樁、低碳建筑電氣的設計原則與方法、低碳照明、智慧用能管理系統(tǒng)架構和多能流綜合能源等多個維度對建筑實現(xiàn)節(jié)能、降碳、增效的方法和手段進行深度剖析,重構以建設新型電力系統(tǒng)為電力系統(tǒng)改革目標下的低碳節(jié)能建筑能源體系,尤其是對低壓直流技術、光儲直柔建筑系統(tǒng)特點進行詳細闡述。本書還提供了公共建筑、工業(yè)建筑和居住建筑的一些應用案例供讀者理解和參考。
本書贈送超值視頻,詳解專業(yè)關鍵點。
1.本書是由中國建筑節(jié)能協(xié)會電氣分會、中國城市發(fā)展規(guī)劃設計咨詢有限公司組織編寫。行業(yè)專家團隊共同協(xié)作而成。
2.中國工程院院士李立浧(cheng)院士為這本書做了點評:該書緊扣區(qū)域能源規(guī)劃、低壓直流、光儲直柔、智慧用能及綜合能源等多項前沿技術要點,指明了雙碳戰(zhàn)略下建筑電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,前瞻性高、指導性好。
2020年9月,我國承諾:中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。2021年,國務院發(fā)布了《關于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見》;生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《碳排放權交易管理辦法(試行)》《碳排放權登記管理規(guī)則(試行)》《碳排放權交易管理規(guī)則(試行)》《碳排放權結算管理規(guī)則(試行)》等文件;住房和城鄉(xiāng)建設部也發(fā)布了雙碳政策相關文件。
目前,我國經(jīng)濟已由高速增長階段轉向高質(zhì)量發(fā)展階段,發(fā)展與減排的壓力巨大。有關數(shù)據(jù)顯示:全球2020年碳排放總量約為330億t,中國排放總量占30%,歐盟約占6%。2018年民用建筑建造的碳排放總量約為18億t CO2,其中建材生產(chǎn)運輸階段碳排放量占65%,水泥生產(chǎn)工藝過程的碳排放量占30%。研究表明,我國建筑業(yè)既是國家發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),也是碳排放的重點行業(yè),制定可持續(xù)的低碳節(jié)能建筑標準,大力發(fā)展綠色低碳節(jié)能技術,建設低碳環(huán)保智慧建筑,節(jié)能可以降低碳排放,是實現(xiàn)雙碳目標的重要措施之一。
建筑業(yè)的碳排放分布于建材的生產(chǎn)過程、建筑的建造過程及使用過程,即貫穿于整個建筑的全生命周期,同時在不同的時間和空間,以不同的方式和強度排放。因此,實現(xiàn)雙碳目標也需要系統(tǒng)思維、科學論證、技術支撐、精準實施、閉環(huán)管控。對于實現(xiàn)雙碳目標的主要要求、方法、路徑及措施有以下幾點思考:
一、實現(xiàn)雙碳目標的主要要求
1國際能源署《2050年凈零排放:全球能源行業(yè)路線圖》提出了七個解決方案:可再生能源、能源效率、電氣化、生物能源、碳捕集利用與封存(CCUS)、氫和氫基燃料、行為改變。
2國家發(fā)展改革委提出了雙碳任務要求:產(chǎn)業(yè)布局集聚化,利用方式低碳化,技術裝備先進化,模式機制創(chuàng)新化,運營管理規(guī)范化。
3國家發(fā)展改革委提出了雙碳保障措施:大力調(diào)整能源結構,推動產(chǎn)業(yè)結構轉型,提升能源利用效率,加速低碳技術研發(fā)推廣,健全低碳發(fā)展體制機制,努力增加生態(tài)碳匯。
二、實現(xiàn)雙碳目標的主要方法
1雙碳政策導向:盡快編制能源效率標準,制定低碳節(jié)能的獎勵辦法。通過政策引導,標準落地,有章有度,循序漸進,用好雙碳機遇,推進能源革命,構筑綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系。
2雙碳經(jīng)濟支撐:國家應提供相應的資本資金,通過碳交易產(chǎn)生資金,面向市場制定商業(yè)模式,經(jīng)濟協(xié)同,金融保障,積極構建有力促進綠色低碳發(fā)展的財稅政策體系,進一步完善生態(tài)保護補償制度機制,以及與環(huán)保相關的稅收制度。
3雙碳技術措施:提倡智能化的技術,創(chuàng)新低碳節(jié)能的新技術和新產(chǎn)品。提倡技術創(chuàng)新、技術整合、跨界融合和持續(xù)提升。研究可再生能源發(fā)電技術,碳捕集利用與封存(CCUS)技術,儲能和智能電網(wǎng)技術,CO2溫室氣體減排技術等。
4雙碳評價體系:盡快制定低碳產(chǎn)品效能和雙碳節(jié)能改造技術認證體系。設置管理閉環(huán)、引導示范、雙向反饋、循環(huán)發(fā)展,構建中國特色ESG(環(huán)境、社會和治理)評價體系,強制ESG信息披露,推進全球ESG標準統(tǒng)一。
三、實現(xiàn)雙碳目標的主要路徑
1國家層面:制定雙碳政策,金融支持,戰(zhàn)略考核,分解目標。轉變能源發(fā)展方式,加快推進清潔和電能替代,解決好能源開發(fā)、配置和消納問題,制定定性定量的雙碳總量目標。
2行業(yè)層面:制定雙碳標準,研究低碳措施,宣傳推廣雙碳新理念。優(yōu)化經(jīng)濟和能源結構,提高能源效率,增加吸碳固碳和實施標準,大力推進終端用能電氣化。
3企業(yè)層面:研發(fā)雙碳新技術、新產(chǎn)品、新系統(tǒng),承擔社會責任。承諾生產(chǎn)和運營所需電力均來自可再生能源,及早轉身擁抱零碳轉型,推動自身業(yè)務結構零碳轉型。
4個人層面:從我做起,綠色出行,光盤行動,簡約生活,節(jié)約資源,為低碳目標做貢獻。認真做好垃圾分類,節(jié)約用水,少用一次性物品,購買和使用電動汽車和節(jié)能環(huán)保型電器,積極參與植樹活動。
四、實現(xiàn)雙碳目標的主要措施
1數(shù)據(jù)中心的低碳節(jié)能解決技術方案:提倡電力脫碳(綠電購買),終端電氣化及清潔化,節(jié)能提效,排放綠化;提出一整套數(shù)據(jù)中心的低碳節(jié)能解決方案。計世資訊(ICT Research)預測:到2025年,數(shù)據(jù)中心面積由現(xiàn)在3000萬m2增至6000萬m2。從數(shù)據(jù)中心的建設標準、建設模式、建設布局、技術創(chuàng)新和資源調(diào)度等五個方面探索數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗空間,測算顯示:到2025年,中國數(shù)據(jù)中心年用電量可由4000億度(1度=1kWh)降至3000億度,節(jié)省約3000萬噸標準煤。
2建筑智慧預約用電節(jié)能解決方案:研究優(yōu)化供電容量、供電方式、電能調(diào)度,確保設備正常使用;建立能源管理平臺,優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)能耗;建立用電預約管理系統(tǒng);研究建立用電監(jiān)控系統(tǒng),實時監(jiān)測用電數(shù)據(jù);進行供電系統(tǒng)負荷分析優(yōu)化、綜合分析優(yōu)化,優(yōu)化電氣系統(tǒng)設備(如高效能的低碳節(jié)能變壓器、節(jié)能電動機、變頻電梯等),持續(xù)優(yōu)化電能調(diào)度。
3智慧照明節(jié)能控制系統(tǒng)解決方案:將低碳照明節(jié)能的兩個方面天然光與人工光相結合,應用智能照明控制系統(tǒng)。通過高效燈具、節(jié)能光源和管理系統(tǒng),實現(xiàn)照明低碳節(jié)能。
4建筑智慧能源節(jié)能管理系統(tǒng)解決方案:據(jù)有關統(tǒng)計數(shù)據(jù),我國建筑運行階段能耗已占建筑全生命周期能耗近50%,建筑設備管理平臺是在傳統(tǒng)的智能化集成系統(tǒng)(IBMS)基礎上,利用BIM技術、智能AI技術、GIS、5G等手段,實現(xiàn)機電數(shù)據(jù)可視化、能源消耗分時分區(qū)統(tǒng)計分析等功能,為建筑運行階段的節(jié)能減排工作提供數(shù)據(jù)依據(jù),進而實現(xiàn)雙碳目標。
5新能源發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能解決方案:提倡采用太陽能光伏發(fā)電,風力發(fā)電、水力發(fā)電、生態(tài)能源發(fā)電等多種新能源系統(tǒng),實現(xiàn)低碳發(fā)電。
6低碳節(jié)能方式:通過控制系統(tǒng),進行大數(shù)據(jù)分析,實現(xiàn)節(jié)能最優(yōu)化,成本相對合理,性價比最高。關鍵是運營節(jié)能管理,提倡定性定量的節(jié)能方式。樹立全過程、全方位、全人員的節(jié)能意識,實現(xiàn)低碳節(jié)能。
7節(jié)能優(yōu)化階段技術:節(jié)能優(yōu)化分為三個階段:前期設計優(yōu)化節(jié)能占40%,中期調(diào)試優(yōu)化節(jié)能占30%,后期運營優(yōu)化節(jié)能占30%。低碳節(jié)能技術包括:技術節(jié)能占50%(含機電設備節(jié)能占25%和控制系統(tǒng)節(jié)能占25%)和管理節(jié)能占50%(含工藝優(yōu)化節(jié)能占25%和運維管理節(jié)能占25%)。
為全面研究和解析雙碳節(jié)能建筑的電氣設計技術,中國建筑節(jié)能協(xié)會電氣分會聯(lián)合中國城市發(fā)展規(guī)劃設計咨詢有限公司,組織編寫了智慧建筑電氣叢書之三《雙碳節(jié)能建筑電氣應用導則》,由全國各地在電氣設計領域具有豐富一線經(jīng)驗的青年專家組成編委會,由全國知名電氣行業(yè)專家作為審查人,共同就雙碳節(jié)能建筑相關政策規(guī)劃、低碳建筑電氣和節(jié)能措施和數(shù)據(jù)分析、設備與新產(chǎn)品應用、低碳節(jié)能典型實例等內(nèi)容進行了系統(tǒng)的梳理,旨在進一步推廣新時代雙碳節(jié)能建筑電氣技術進步,助力雙碳節(jié)能建筑建設發(fā)展新局面,為業(yè)界提供一本實用工具書和實踐項目參考。
本書編寫原則為前瞻性、準確性、指導性和可操作性;編寫要求為正確全面、有章可循、簡單扼要、突出要點、實用性強和創(chuàng)新性強。本書內(nèi)容包括總則、低碳能源規(guī)劃、低碳建筑電氣設計原則與方法、光伏發(fā)電系統(tǒng)、低碳儲能系統(tǒng)、電動汽車充電設施系統(tǒng)、低碳照明系統(tǒng)、智慧用能系統(tǒng)、多能流綜合能源系統(tǒng)、雙碳節(jié)能建筑電氣應用案例等10章。
本書力求為政府相關部門、建設單位、設計單位、研究單位、施工單位、產(chǎn)品生產(chǎn)單位、運營單位及相關從業(yè)者提供準確、全面、可引用、能決策的數(shù)據(jù)和工程案例信息,也為創(chuàng)新技術的推廣應用提供途徑,適用于相關產(chǎn)業(yè)的電氣設計人員、施工人員、運維人員等相關產(chǎn)業(yè)進行建筑電氣設計及研究時參考。
在本書編寫過程中,得到了中國建筑節(jié)能協(xié)會電氣分會和中國勘察設計協(xié)會電氣分會的企業(yè)常務理事和理事單位的大力支持。在此,對ABB(中國)有限公司、施耐德電氣(中國)有限公司、華為技術有限公司、廣東博智林機器人有限公司、貴州泰永長征技術股份有限公司、北京北元電器有限公司、上海大周能源技術有限公司、上海航天智慧能源技術有限公司、格力鈦新能源股份有限公司、深圳云聯(lián)智能光電科技有限公司、廣州白云電器設備股份有限公司、上海大服數(shù)據(jù)技術有限公司、丹佛斯(上海)投資有限公司等企業(yè)表示衷心的感謝。
由于本書編寫涉及領域廣,編寫周期緊迫,技術水平所限,有些技術問題是目前的熱點、難點和疑點,爭議很大,解決方案是相對正確的,僅供參考,若有不妥之處,敬請批評指正。
前言
第1章總則
1.1雙碳戰(zhàn)略發(fā)展路徑分析
1.1.1碳匯與碳達峰、碳中和基本概念
1.1.2碳中和的發(fā)展路徑
1.1.3中國3060目標和發(fā)展戰(zhàn)略
1.2雙碳政策
1.2.1國際政策
1.2.2國家政策
1.2.3地方政策
1.3雙碳與能源、建筑的關系
1.3.1雙碳目標下的能源結構
1.3.2雙碳目標下的區(qū)域能源規(guī)劃
1.3.3多能流綜合能源系統(tǒng)
1.3.4建筑的雙碳路徑
1.4低碳建筑電氣系統(tǒng)的創(chuàng)新與發(fā)展方向
1.4.1以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)
1.4.2低碳建筑電氣系統(tǒng)的創(chuàng)新與發(fā)展
第2章低碳能源規(guī)劃
2.1能源規(guī)劃
2.1.1城市規(guī)劃體系與能源規(guī)劃概述
2.1.2城市能源的特征、轉型與挑戰(zhàn)
2.1.3能源規(guī)劃方法
2.2負荷預測與可再生能源評估
2.2.1負荷預測
2.2.2可再生能源評估
2.3區(qū)域能源系統(tǒng)
2.3.1能源系統(tǒng)總體方案
2.3.2系統(tǒng)優(yōu)化配置
2.3.3碳捕獲與封存技術
2.3.4區(qū)域能源系統(tǒng)規(guī)劃建模方法
2.3.5區(qū)域能源系統(tǒng)控制策略
2.3.6區(qū)域能源系統(tǒng)評價指標
2.4模塊化綜合能源系統(tǒng)
2.4.1組成與架構
2.4.2模塊化能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的比較
2.4.3應用案例
2.5綜合能源服務平臺規(guī)劃
2.5.1綜合能源服務平臺功能規(guī)劃
2.5.2綜合能源服務平臺架構
2.5.3綜合能源服務需求側響應案例
第3章低碳建筑電氣設計原則與方法
3.1低碳建筑電氣系統(tǒng)背景
3.1.1建筑電氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀
3.1.2低碳建筑電氣系統(tǒng)的特點
3.1.3低碳建筑電氣系統(tǒng)的設計原則
3.2分布式發(fā)電接入
3.2.1分布式發(fā)電系統(tǒng)種類
3.2.2分布式發(fā)電系統(tǒng)的接入
3.2.3電梯能量回饋系統(tǒng)的接入
3.3低碳建筑供配電系統(tǒng)
3.3.1供配電系統(tǒng)的設計方法
3.3.2電氣低碳節(jié)能技術
3.3.3電能質(zhì)量與治理
3.3.4專業(yè)協(xié)同保障設計
3.4直流配電系統(tǒng)
3.4.1低碳建筑中引入低壓直流配電的意義
3.4.2直流配電系統(tǒng)接線和接地形式選擇
3.4.3直流配電系統(tǒng)保護
3.4.4直流配電系統(tǒng)線纜選擇
3.4.5空調(diào)共直流母線配電系統(tǒng)
3.5光儲直柔微網(wǎng)
3.5.1光儲直柔微網(wǎng)的意義
3.5.2光儲直柔微網(wǎng)的組成
3.5.3電能路由器
第4章光伏發(fā)電系統(tǒng)
4.1光伏發(fā)電的意義
4.1.1光伏發(fā)電的背景
4.1.2光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況及預測
4.1.3光伏建筑在碳達峰、碳中和路徑中的重要意義
4.2光伏發(fā)電原理及系統(tǒng)組成
4.2.1光伏電池分類及性能分析
4.2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的形式
4.2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的其他關鍵設備
4.3建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)設計要點
4.3.1建筑與光伏一體化的定義
4.3.2建筑與光伏一體化的特點
4.3.3系統(tǒng)設計步驟及內(nèi)容
4.3.4系統(tǒng)設計與計算
4.4建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)施工要點
4.4.1主要設備施工與安裝
4.4.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試
4.4.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的維護
4.4.4光伏發(fā)電系統(tǒng)驗收要點
4.5建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)其他重點問題
4.5.1電纜失配的影響
4.5.2光伏發(fā)電對供電安全造成的影響
4.5.3光伏組件溫度效應問題
4.5.4光伏組件光污染問題
4.5.5光伏組件清洗問題
4.6光伏發(fā)電在建筑中的應用
4.6.1太陽能光伏發(fā)電在公共建筑上的應用
4.6.2太陽能光伏發(fā)電在民用建筑上的應用
第5章低碳儲能系統(tǒng)
5.1儲能系統(tǒng)技術
5.1.1儲能的意義及發(fā)展趨勢
5.1.2儲能技術分類
5.1.3物理儲能
5.1.4化學儲能
5.2儲能電池的選擇
5.2.1儲能電池的發(fā)展
5.2.2儲能電池的類型及性能
5.2.3儲能電池的成本
5.3儲能系統(tǒng)設計要點
5.3.1儲能系統(tǒng)集成技術
5.3.2電池狀態(tài)監(jiān)測及管理技術
5.3.3儲能系統(tǒng)熱管理設計
5.3.4儲能系統(tǒng)消防安全設計要點
5.4儲能系統(tǒng)施工要點
5.4.1選址施工
5.4.2設備安裝
5.4.3驗收
5.5儲能系統(tǒng)專項及典型案例
5.5.1儲能全生命周期運維管理
5.5.2儲能系統(tǒng)評價指標
5.5.3電池本體回收
5.5.4儲能典型實施案例
第6章電動汽車充電設施系統(tǒng)
6.1電動汽車對于雙碳戰(zhàn)略的意義
6.1.1汽車電動化與能源變革
6.1.2電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
6.1.3電動汽車充電設施的相關政策
6.2充電設施系統(tǒng)設計要點
6.2.1負荷分級與計算
6.2.2供電電源
6.2.3配電系統(tǒng)
6.2.4消防系統(tǒng)
6.2.5監(jiān)控及管理系統(tǒng)
6.3充電設施的布置與安裝要點
6.3.1一般要求
6.3.2典型停車位充電設備的布置
6.3.3充電設備的安裝
6.4專項研究及典型案例
6.4.1電動汽車有序充電控制策略
6.4.2電動汽車充、放電系統(tǒng)
6.4.3大功率充電設備
6.4.4充電站實施案例
第7章低碳照明系統(tǒng)
7.1低碳照明系統(tǒng)的意義
7.1.1低碳照明系統(tǒng)的背景
7.1.2低碳照明系統(tǒng)簡述
7.1.3照明系統(tǒng)的低碳化的路徑
7.2智能照明控制系統(tǒng)
7.2.1智能照明控制系統(tǒng)功能
7.2.2智能照明控制系統(tǒng)設計
7.2.3調(diào)光控制方法簡介
7.2.4典型應用場景介紹
7.3物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)
7.3.1物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)與智能照明系統(tǒng)的差異
7.3.2物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)功能
7.3.3物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)設計
7.3.4典型應用場景介紹
7.4室內(nèi)直流照明系統(tǒng)
7.4.1直流照明系統(tǒng)
7.4.2直流照明系統(tǒng)燈具選擇
7.4.3直流照明供電系統(tǒng)
7.4.4部分應用場景介紹
7.5智慧路燈系統(tǒng)
7.5.1智慧路燈系統(tǒng)的功能
7.5.2智慧路燈供電設計
7.5.3智慧路燈智慧化實現(xiàn)的方式
7.5.4典型應用場景介紹
第8章智慧用能系統(tǒng)
8.1智慧用能系統(tǒng)概念、規(guī)劃及要求
8.1.1智慧用能系統(tǒng)的概念
8.1